大学生计算机基础多媒体技术.pptx
如如何何让让计计算算机机发发出出美美妙妙动动听听的的声声音音?如如何何在在计计算算机机屏屏幕幕上上呈呈现现丰丰富富多多彩彩的的画画面面?.所所有有这这些些都都源源自于自于多媒体技术。多媒体技术。引言引言了解多媒体计算机件软硬件方面的基本概念与基础知识。了解多媒体计算机件软硬件方面的基本概念与基础知识。知识知识知识知识点点点点多媒体多媒体软软硬件硬件媒体及分类媒体及分类图像信息数字化图像信息数字化音频信号数字化音频信号数字化动画与视频动画与视频数据压缩数据压缩教学目的教学目的理解计算机中音频、图像等信息的获取与处理、多媒体理解计算机中音频、图像等信息的获取与处理、多媒体数据压缩原理等知识。数据压缩原理等知识。多媒体技术多媒体技术1、多媒体计算机的概念一、多媒体计算机技术概述一、多媒体计算机技术概述 在在计计算算机机或或通通讯讯领领域域，媒媒体体是是指指信信息息的的载载体体或或者者信信息息的的存存储储实实体体，信信息息载载体体包包括括数数字字、文文字字、声声音音、图图形形、图图像像、视视频频；信信息息的的存存储储实实体体包包括括磁磁盘盘、光光盘盘、U盘盘等等。而而就就多多媒媒体计算机而言，体计算机而言，媒体媒体则是指则是指信息载体信息载体。根据国际电信联盟的定义，媒体可分为根据国际电信联盟的定义，媒体可分为5种：种：感觉媒体感觉媒体 表示媒体表示媒体 显示媒体显示媒体 存储媒体存储媒体 传输媒体传输媒体2.为为传传送送和和表表达达感感觉觉媒媒体体而而人人为为研研究究出出来来的的媒媒体体(如如ASCII、汉汉字字、图像、声音、视频编码等图像、声音、视频编码等)1.人人类类通通过过感感观观直直接接感感知知的的信信息息(文文字字、声音、图像等声音、图像等)3.输输入入和和输输出出信信息息的的媒媒体体(如如键键盘盘、鼠鼠标标、显显示器、打印机等示器、打印机等)4.存存储储表表示示媒媒体体的的介介质质(软软盘盘、硬盘、光盘等硬盘、光盘等)5.传传输输信信息息的的媒媒体体。(如光纤、电缆等如光纤、电缆等)感觉媒体感觉媒体存储媒体存储媒体传输媒体传输媒体显示媒体显示媒体显示媒体显示媒体表示媒体表示媒体 多多媒媒体体：通通常常是是指指文文字字、声声音音、图图像像、图图形形、动动画画、视视频频等等各各种种媒媒体体的的组组合。合。多多媒媒体体计计算算机机技技术术：计计算算机机综综合合处处理理多多种种媒媒体体信信息息文文本本、图图形形、图图像像、音音频频、视视频频和和动动画画，使使多多种种信信息息建建立立逻逻辑连接，集成为一个系统且具有交互性。辑连接，集成为一个系统且具有交互性。多多 媒媒 体体 计计 算算 机机 可可 用用 公公 式式 简简 单单 描描 述述 为为：MPC=高性能高性能PCCD-ROM驱动器声卡驱动器声卡1文本：包含字母、数字、汉字等基本元素。文本：包含字母、数字、汉字等基本元素。2图形：又称矢量图。图形：又称矢量图。通过计算而描述的矢量图形通过计算而描述的矢量图形通过计算而描述的矢量图形通过计算而描述的矢量图形多媒体多媒体多媒体多媒体 多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体各类文字和符号各类文字和符号各类文字和符号各类文字和符号1234 ABCD 1234 ABCD！？；！？；！？；！？；2、多媒体计算机的主要、多媒体计算机的主要元素元素:3.图像：又称位图或像素图。图像：又称位图或像素图。4.动画：采用编程或动画软件创作的连续画面。动画：采用编程或动画软件创作的连续画面。用像素点描述的自然影像用像素点描述的自然影像用像素点描述的自然影像用像素点描述的自然影像编程或动画制作软件生成的画面编程或动画制作软件生成的画面多画面帧动画多画面帧动画多画面帧动画多画面帧动画单画面矢量动画单画面矢量动画单画面矢量动画单画面矢量动画5.音频：指人耳能听到的连续变化的音波。音频：指人耳能听到的连续变化的音波。6.视频：动态的影视图像。视频：动态的影视图像。数字音频信号、压缩音频信号数字音频信号、压缩音频信号 midimidi音频音频音频音频 wavwav音频音频音频音频 mp3mp3压缩音频压缩音频压缩音频压缩音频用电视摄像设备捕捉的实物场景用电视摄像设备捕捉的实物场景音频音频音频音频 +视频视频视频视频ENDEND 1984年，年，Apple公司推出公司推出Machintosh图形操作系统。图形操作系统。1985年，世界上第一台多媒体计算机问世。年，世界上第一台多媒体计算机问世。1986年，推出光盘系统。年，推出光盘系统。1990年，多媒体个人计算机协会制定年，多媒体个人计算机协会制定MPC1标准。标准。1995年，年，Windows95操作系统问世。操作系统问世。Apple计算机计算机(1984)Commodore Amiga系统系统(1984)3 3、多媒体技术的发展历史多媒体技术的发展历史 多媒体特点是：多媒体特点是：(1)多多样样性性：多多媒媒体体不不只只处处理理一一种种媒媒体体，而而是是综综合合处处理理多多种媒体，包括图文声像信息。种媒体，包括图文声像信息。(2)集集成成性性：多多媒媒体体的的集集成成性性一一方方面面表表现现在在信信息息载载体体的的集集成，另一方面是多媒体设备的集成。成，另一方面是多媒体设备的集成。(3)交交互互性性：多多种种媒媒体体系系统统可可以以实实现现人人机机互互动动，用用户户可可以以根据需要来使用系统。根据需要来使用系统。4、多媒体技术的特点和关键技术、多媒体技术的特点和关键技术 多多媒媒体体技技术术涉涉及及的的领领域域众众多多，其其关关键键技技术术主主要要表表现现在在以下几个方面：以下几个方面：关键技术关键技术涉及范围涉及范围数据的输入输出技术如何将声音、图像、视频、动画等信息方便、快速、准确地输入计算机，这些信息又如何准确地还原，是多媒体技术研究的首要任务。数据的压缩编码和解码技术多媒体信息的最大问题是数据量太大，要解决在有限空间中的存储和在有限带宽上的传输，数据压缩编码是最有效的方法，而与之对应的解码则实现对压缩数据进行还原。数据存储技术音频、视频、图像等信息需要相当大的存储空间，因此发展大容量存储器的是解决多媒体信息存储的一个关键问题。虚拟现实技术利用计算机技术生成的一个逼真的具有视、听、触及嗅觉的感觉世界，可以用人的自然手法对这个虚拟实体进行交互动作。未来多媒体技术的发展：未来多媒体技术的发展：5、多媒体技术的发展和应用多媒体技术的发展和应用未来发展趋势未来发展趋势说说 明明多媒体技术智能化把人工智能领域某些研究课题和多媒体计算机技术很好地结合。例如，文字的识别和输入，汉语语音的识别和输入，自然语言理解和机器翻译，图形的识别和理解，机器人视觉和计算机视觉，知识工程以及人工智能的一些课题。多媒体信息实时处理和压缩编码算法芯片化随着技术的进步，如果压缩算法采用国际标准设计原则，多媒体功能采用集中解决、体系结构设计和算法相结合的方案，就能够把多媒体信息实时处理和压缩编码算法直接放置到CPU芯片中，从而大大改善多媒体计算机的性能指标。虚拟现实技术虚拟现实技术是指运用多种技术综合形成一种模拟现实环境的人造环境，用户在该环境中通过五官和大脑的亲自体验和活动参与到该人造的、虚拟的环境中，可以与之交互。让你感觉到如同置身于真实世界一样。它是多媒体技术的最高境界。二、二、二、二、多媒体计算机硬件系统多媒体计算机硬件系统1、基本硬件设备、基本硬件设备 光盘存储器光盘存储器 声卡声卡 用于处理声音，是多媒体计算机的基本配置。用于处理声音，是多媒体计算机的基本配置。声卡的基本工作原理声卡的基本工作原理 声卡中最为关键的三个部件分别是声卡中最为关键的三个部件分别是:数字信号处理器数字信号处理器(DSP)主主要要用用于于实实现现对对声声音音的的模模/数数(A/D)转转换换和和数数/模模(D/A)转转换。换。混合信号处理器混合信号处理器(简称混音器简称混音器)是用于实现对各种音频源进行混音。是用于实现对各种音频源进行混音。音乐合成器音乐合成器 声声卡卡可可以以通通过过内内部部合合成成器器或或外外接接到到计计算算机机MIDI端端口口的的外部合成器播放外部合成器播放MIDI文件。文件。声卡的作用主要有：声卡的作用主要有：A/D(模模/数数)转转换换将将模模拟拟量量的的自自然然声声音音转转化化成成数数字字化化的声音，然后以文件形式保存在计算机中。的声音，然后以文件形式保存在计算机中。D/A(数数/模模)转转换换把把数数字字化化的的声声音音转转换换成成模模拟拟量量的的自自然声音并输出到声音还原设备中。然声音并输出到声音还原设备中。输输入入、输输出出功功能能可可以以将将模模拟拟信信号号引引入入声声卡卡并并转转换换成成数数字字信信号号；也也可可以以将将数数字字信信号号转转换换成成模模拟拟信信号号送送到到输输出出端端口口驱动音响设备发出声音。驱动音响设备发出声音。音频卡的基本原理音频卡的基本原理扩展设备：扩展设备：具具有有代代表表性性的的扩扩展展设设备备有有：触触摸摸屏屏、视视频频卡卡、扫扫描描仪仪、数数码相机、数字摄像机、摄像头码相机、数字摄像机、摄像头等等。等等。数码照相机数码照相机数码照相机数码照相机彩色扫描仪彩色扫描仪彩色扫描仪彩色扫描仪数码摄像机数码摄像机数码摄像机数码摄像机触触触触 摸摸摸摸 屏屏屏屏 摄像头摄像头摄像头摄像头视频卡视频卡视频卡视频卡 触触摸摸屏屏：属属于于输输入入设设备备，可可通通过过手手指指直直接接触触及及屏屏幕幕上上的菜单、光标、接钮等。的菜单、光标、接钮等。系统主要由系统主要由传感器、控制部件、驱动程序传感器、控制部件、驱动程序组成。组成。当当用用手手指指或或其其它它设设备备触触摸摸显显示示器器前前面面的的触触摸摸屏屏时时，所所摸摸到到的的位位置置以以坐坐标标形形式式被被触触摸摸屏屏控控制制器器检检测测到到，并并通通过过接接口口送送到到CPU，从而确定用户所输入的信息。从而确定用户所输入的信息。触摸检测装置触摸检测装置触摸检测装置触摸检测装置触摸屏控制卡触摸屏控制卡触摸屏控制卡触摸屏控制卡驱动程序驱动程序驱动程序驱动程序电缆电缆电缆电缆 扫扫描描仪仪工工作作原原理理：把把原原件件朝朝下下放放在在扫扫描描仪仪的的玻玻璃璃台台上上，扫扫描描仪仪内内发发出出光光照照射射原原件件，反反射射光光线线经经光光学学镜镜面面导导向向后后，照照射射到到CCD的的光光敏敏器器件件上上。CCD将将不不同同颜颜色色光光的的强强度度转转换换成成等等价价的的电电信信号号，再再送送到到模模数数转转换换器器中中转转换换成成代代表表每每个个像像素素的的数数字字值值。步步进进电电机机驱驱动动扫扫描描头头沿沿平平台台作作微微增增量量运运动动,每每移移动动一一步步，即即获获得得一一行像素值。行像素值。扫扫描描仪仪：是是一一种种图图形形输输入入设设备备。配配合合适适当当的的应应用用软软件件后后，扫描仪还可以进行中、英文智能识别。扫描仪还可以进行中、英文智能识别。扫描样张扫描样张扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器光电转换器光电转换器导轨导轨导轨导轨光源光源光源光源数字信号数字信号数字信号数字信号输出输出输出输出识别反射识别反射识别反射识别反射光线光线光线光线 数码相机：数码相机：采采用用CCD作作为为记记录录图图像像的的介介质质，CCD实实际际上上是是一一块块布布满满光光敏敏元元件件的的感感光光板板，它它通通过过光光照照的的不不同同引引起起的的电电荷荷分分布布的的不不同同来来记记录录被被摄摄入入的的物物体体，CCD上上的的感感光光元元件件越越多多则则像像素素就就越越多，图像越清晰。多，图像越清晰。1.光信号转换成电信号光信号转换成电信号2.电信号再转换成数字信号电信号再转换成数字信号3.编码、压缩等处理编码、压缩等处理4.保存压缩数字图像保存压缩数字图像 数码摄像机数码摄像机:数数码码摄摄像像机机是是将将图图像像信信号号和和音音频频信信号号进进行行模模数数转转换换压压缩缩处处理理后后再再将将这这两两路路信信号号送送给给磁磁头头完成记录的存储。完成记录的存储。存存储储介介质质主主要要有有四四种种：DV带带；DVD可可擦擦写写光光盘盘；微微型型硬硬盘盘；大大容容量量存存储储卡卡。目目前前，数数码码摄像机普遍趋于采用大容量存储卡做存储介质。摄像机普遍趋于采用大容量存储卡做存储介质。电子白板电子白板:目目前前，比比较较流流行行的的交交互互式式电电子子白白板板，可可利利用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作。用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作。三、多媒体计算机软件系统三、多媒体计算机软件系统 多媒体产品的创作主要依靠多媒体产品的创作主要依靠媒体创作软件媒体创作软件。常见的媒体。常见的媒体创作软件分创作软件分4大类。大类。类别类别说说 明明图形处理软件主要进行矢量图的加工与处理。主要进行图像的加工与处理。音频处理软件主要对音乐进行模数转换、数字音频的处理、合成、声音还原等。视频处理软件主要对视频影像、动画进行加工、合成等。媒体平台软件用于多媒体素材的组合与处理、交互功能的实现、输入输出控制、界面生成等。1 1、音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理：人人耳耳感感觉觉到到空空气气分分子子的的振振动动就就是是声声音音。由由振振动动产产生生的的声声音音有有两两个个基基本本参参数数，它它们们是是频频率率和和幅幅度度。声声音音的的频频率率是是指指每每秒秒钟钟振振动动的的次次数数，用用Hz表表示示，幅幅度度则则表表示示声声音音大大小小和和强强弱弱程程度度。人人说说话话时时的的信信号号频频率率范范围围一一般般在在3003000Hz，称为话音信号。称为话音信号。20Hz 20 20Hz 2020,000Hz 20,000Hz20,000Hz 20,000Hz次声波次声波次声波次声波 人耳可听范围人耳可听范围人耳可听范围人耳可听范围 超声波超声波四、多媒体技术的形式与特点四、多媒体技术的形式与特点四、多媒体技术的形式与特点四、多媒体技术的形式与特点 按照带宽可将声音质量分为按照带宽可将声音质量分为4级：级：数字激光唱盘数字激光唱盘CD-DA。属于音质的最高等级。属于音质的最高等级。调频无线电广播，简称调频无线电广播，简称FM质量。音质其次。质量。音质其次。调幅无线电广播，简称调幅无线电广播，简称AM质量。音质较差。质量。音质较差。电话质量。音质最低等级。电话质量。音质最低等级。音频信息的数字化：音频信息的数字化：数数字字音音频频信信号号是是由由模模拟拟声声音音经经采采样样、量量化化和和编编码码得得来来的的。其信号在时间和幅度上都用离散的数字序列表示。其信号在时间和幅度上都用离散的数字序列表示。音频音频信号的数字化过程信号的数字化过程 采采样样就就是是每每间间隔隔一一段段时时间间就就读读一一次次声声音音信信号号的的幅幅度度，量量化就是把采样得到的声音信号幅度转换为数字值。化就是把采样得到的声音信号幅度转换为数字值。采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。(1)采样采样 采采样样频频率率越越高高，单单位位时时间间所所得得到到的的振振幅幅值值就就会会越越多多，因因而对于原声音曲线的模拟也就越精确。而对于原声音曲线的模拟也就越精确。采样频率采样频率声音信号最高频率声音信号最高频率 2 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)采样定理：采样定理：主主流流声声卡卡的的采采样样频频率率一一般般可可分分为为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三三个个等等级级，22.05只只能能达达到到FM广广播播的的声声质质，44.1KHz则则是理论上的是理论上的CD音质界限，音质界限，48KHz则更加精确一些。则更加精确一些。量量化化的的过过程程是是将将采采样样后后的的信信号号按按整整个个声声波波的的幅幅度度划划分分成成有有限限个个区区段段，然然后后把把落落入入某某个个区区段段内内的的值值归归为为一一类类，并并赋赋予予相相同同的的量量化化值值。通通常常，声声卡卡可可按按8位位、16位位、32位位、64位位分分类类，这这些数字指的是声卡的量化精度。些数字指的是声卡的量化精度。(2)量化量化 高高的的采采样样频频率率、量量化化精精度度，就就可可以以减减少少失失真真。但但由由此此得得到的数字音频信号数据量也就越大。到的数字音频信号数据量也就越大。由由于于经经采采样样和和量量化化后后的的音音频频信信号号数数据据量量很很大大，所所以以一一般般要要先先对对数数字字化化的的音音频频信信息息进进行行编编码码和和压压缩缩，然然后后再再在在计计算算机机内传输和存储。内传输和存储。(3)编码编码 众众所所周周知知，我我们们今今天天使使用用的的计计算算机机属属于于电电子子数数字字计计算算机机，它它只只能能处处理理离离散散的的二二进进制制数数字字信信息息，而而客客观观世世界界连连续续变变化化的的量量。这这里里“连连续续”与与“离离散散”之之间间的的“鸿鸿沟沟”就就给给我我们们带带来来了了问问题题：离离散散量量的的精精确确度度是是有有限限的的，数数字字信信号号不不能能达达到到无无限限的的精精确确。因因此此，数数字字世世界界可可以以近近似似地地表表示示真真实实世世界界，但但不不能能完完全全模模拟拟；模模/数数、数数/模模转转换换需需要要耗耗费费计计算算机机系系统统大大量量的的时时间间和和资资源源，但但这这是是必必须须付付出出的的代代价价。现现在在你你也也许许明明白白了了，计计算算机机采采用用二二进进制制，实实在是在是“迫不得已迫不得已”！数字音频文件格式：数字音频文件格式：存储格式扩展名特点WAV格式*.WAV来源于对声音模拟波形采样，量化、编码。标准的WAV文件通常保存的是不压缩的声音数据。因而，这种文件最大的缺点是占用存储空间大。适用领域：音频原始素材保存。该格式是通用音频格式。MP3格式*.MP3采用1:101:20压缩率制作的数字音频文件。标准的MP3格式按1:10压缩，所采用的比特率是128Kbps。RA格式*.RA最早的因特网流媒体音频，(RealNetworks公司开发)，音质相对较差。特点是可在低的带宽下在网上实时播放。WMA格式*.WMA因特网流媒体音频，(Windows Media Audio 微软开发)，用于在互联网上播放的压缩音频文件。质量优于RA。MIDI格式*.MIDMIDI文件并不是一段录制好的声音，而是记录声音的信息，然后在告诉声卡如何再现音乐的一组指令。这样一个MIDI文件每存1分钟的音乐只用大约510KB。APE格式*.APE是一种音频无损压缩格式，APE文件大小可压缩到传统无损格式 WAV 文件的一半；类似的无损压缩格式还有FLAC、TAK、TTA、WV等。AIF格式*.AIFApple计算机的波形音频文件格式。未未压压缩缩的的WAV格格式式音音频频文文件件和和CD音音频频光光盘盘的的存存储储容容量量计计算如下：算如下：存储量存储量=采样频率采样频率采样量化位数采样量化位数声道数声道数时间时间/8 【例例】采采样样频频率率为为44.1KHz，采采样样数数据据量量化化位位数数为为16位位、双声道，一张双声道，一张60分钟的分钟的CD唱片所占存储容量为：唱片所占存储容量为：(44.110001623600)/8=635040000(B)606(M)声声道道数数：记记录录声声音音时时，如如果果每每次次生生成成一一个个声声波波数数据据，称称为为单单声声道道。每每次次生生成成2个个声声波波数数据据，则则称称立立体体声声双双声声道道（声声音音在在录录制制过过程程中中被被分分配配到到两两个个独独立立的的声声道道，增增加加了了声声音音的的方方位位感感和和现现场场感感觉觉）。随随着着三三维维音音效效技技术术的的发发展展，目目前前环环绕绕立立体体声声已已从从5.1声声道道发发展展到到7.1声声道道(增增加加了了中中左左和和中中右右两两个个发发音点音点)，声音效果更加完美的。，声音效果更加完美的。比比特特率率是是指指经经过过编编码码（压压缩缩）后后的的音音频频数数据据每每秒秒钟钟需需要要用用多多少少个个比比特特来来表表示示。比比特特率率越越高高音音频频的的质质量量就就越越好好，但但编编码后的文件就越大。码后的文件就越大。经压缩的音频文件的比特率计算方法如下：经压缩的音频文件的比特率计算方法如下：比特率比特率=未压缩的音频文件比特率未压缩的音频文件比特率/压缩比压缩比 【例例】一一个个未未压压缩缩的的WAV波波形形音音频频文文件件，其其采采样样频频率率为为44.1KHz、数数据据量量化化位位数数为为16位位、立立体体声声双双声声道道，该该文文件件的的比比特特率率为为44100216=1411200(bps)1378(kbps)。如如果果把把它它压压缩缩成成比比特特率率为为128kbps的的mp3格格式式的的音音频频文文件件，则则该该 mp3格式的音频文件：格式的音频文件：压缩比压缩比=1378/128=10.7662、图像信息的获取和处理、图像信息的获取和处理 我我们们先先来来看看看看计计算算机机是是如如何何在在屏屏幕幕上上显显示示图图像像的的。一一幅幅虎虎皮皮鹦鹦鹉鹉的的照照片片看看起起来来细细腻腻平平滑滑。可可是是，当当我我们们放放大大它它的的眼眼睛睛部部分分，却却发发现现细细节节部部分分其其实实并并没没有有那那么么平平滑滑。当当我我们们将将图图片片放放得得更更大大时时，你你会会注注意意到到，图图片片其其实实是是由由一一大大堆堆小小方方块块拼拼成成的的，它它们们被被称称为为像像素素。在在计计算算机机显显示示器器和和打打印印机机中中，人人的的肉肉眼眼并并不不能能看看见见如如此此微微小小的的像像素素。正正因因为为是是那那么么的的小小，一一张张图片往往需要数以百万、千万计的像素构成。图片往往需要数以百万、千万计的像素构成。图像与图形的区别：在在计计算算机机中中，表表示示“图图”的的手手段段有有两两种种，一一种种是是图图像像，一种是一种是图形图形，二者有很大区别。，二者有很大区别。图图像像由由像像素素构构成成，像像素素是是组组成成图图像像最最基基本本的的元元素素，每每个个图图像像点点用用若若干干个个二二进进制制位位进进行行描描述述。图图像像又又称称位位图图，相相对对于于矢矢量量图图形形，位位图图占占据据的的存存储储空空间间比比较较大大，缩缩放放时时会会产产生生锯锯齿齿现现象象。由由于于位位图图占占用用存存储储空空间间较较大大，一一般般需需要要进进行行数数据据压压缩缩。图图像像通通常常用用于于表表现现自自然然景景观观、人人物物、动动物物、植植物物等等复复杂杂的的场场景。景。图图形形，又又称称矢矢量量图图。图图形形使使用用坐坐标标、运运算算关关系系以以及及颜颜色色数数据据进进行行描描述述，是是由由具具有有方方向向和和长长度度的的矢矢量量线线段段构构成成。图图形形不不需需要要保保存存每每个个像像素素的的颜颜色色值值，而而是是仅仅仅仅保保存存几几个个参参数数，因因而而数数据据量量小小。放放大大和和缩缩小小图图形形时时，也也是是根根据据参参数数的的缩缩放放重重新新描描绘绘图图形形，不不会会像像位位图图那那样样产产生生锯锯齿齿现现象象。矢矢量量图图常常用用于于表表现现直直线线、曲曲线线以以及及由由各各种种线线段段围围成成的的图图形形，不不适适于于描描述述色色彩彩丰富、复杂的自然影像丰富、复杂的自然影像。(1)颜色的基本描述颜色的基本描述 彩彩色色可可用用亮亮度度、色色调调和和饱饱和和度度来来描描述述，人人眼眼看看到到任任意意彩彩色色光光都都是是这这三三个个特特性性的的综综合合效效果果。亮亮度度是是光光作作用用于于人人眼眼时时所所引引起起的的明明亮亮程程度度的的感感觉觉，色色调调是是反反映映的的是是颜颜色色的的种种类类，饱饱和和度是指颜色的纯度，度是指颜色的纯度，饱和度饱和度越深颜色越鲜明。越深颜色越鲜明。亮度亮度色调色调饱和度饱和度色彩的明暗程度色彩的明暗程度颜色的种类颜色的种类色彩的纯度色彩的纯度图像颜色的基本概念:(2)颜色模型颜色模型 在在不不同同的的应应用用场场合合，人人们们需需要要用用不不同同的的描描述述颜颜色色的的量量化化方方法法，这这便便是是颜颜色色模模型型。例例如如，显显示示器器采采用用RGB模模型型；打打印印机机采采用用CMYK模模型型；从从事事艺艺术术绘绘画画的的人人习习惯惯用用HSL模模型型等等。在在一一个个多多媒媒体体计计算算机机系系统统中中，常常常常涉涉及及用用几几种种不不同同的的颜颜色色模模型表示图像的颜色。型表示图像的颜色。RGB模型模型 自自然然界界常常见见的的各各种种彩彩色色光光，都都可可由由红红(R)、绿绿(G)、蓝蓝(B)三三种种颜颜色色光光按按不不同同比比例例相相配配而而成成。同同样样，绝绝大大多多数数颜颜色色也也可可以以分分解解成成红红、绿绿、蓝蓝三三种种色色光光，这这就就是是色色度度学学中中最最基基本原理本原理三基色原理。三基色原理。把把三三种种基基色色光光按按不不同同比比例例相相加加，称称之之为为相相加加混混色色。显显示示彩彩色色图图像像用用RGB三三基基色色，被被称称为为相相加加混混色色模模型型。该该模模型型主主要要用于计算机显示。用于计算机显示。CMY模型模型 三三基基色色是是青青、品品红红和和黄黄色色，简简称称为为CMY，适适用用于于彩彩色色印印刷刷或或彩彩色色打打印印。在在实实际际印印刷刷过过程程中中还还须须再再加加上上黑黑色色，这这样样就就称称CMYK模模型型。在在该该模模型型中中当当白白光光照照到到有有不不同同比比例例C、M、Y、K油油墨墨的的纸纸上上，部部分分光光谱谱被被吸吸收收，而而另另一一部部分分被被反反射射回回眼眼睛睛，产产生生颜颜色色。所所以以CMYK模模型型产产生生颜色的方法又被称为减色法。颜色的方法又被称为减色法。YUV模型模型 适适用用于于彩彩色色电电视视系系统统，其其中中Y表表示示亮亮度度信信号号，UV表表示示色色差信号。差信号。HSL色色彩彩空空间间:H表表示示色色调调，S表表示示颜颜色色的的饱饱和和度度，L表示光的亮度。表示光的亮度。采用采用YUV模型来表示彩色图像模型来表示彩色图像 88 像素像素 1616像素像素 3232像素像素 6464像素像素 (1)采采样样：图图像像采采样样就就是是对对图图像像在在水水平平方方向向和和垂垂直直方方向向上上等等间间隔隔地地分分割割成成矩矩形形网网状状结结构构，每每个个矩矩形形网格称为像素点。像素总数就是图像的分辨率。网格称为像素点。像素总数就是图像的分辨率。图像数字化过程也要经过图像数字化过程也要经过采样、量化采样、量化和和编码编码这三个步骤。这三个步骤。(2)量量化化：是是将将采采样样值值划划分分成成各各种种等等级级，用用一一定定位位数数的的二二进进制制数数来来表表示示采采样样的的值值。量量化化位位数数越越大大，则则越越能能真真实实地地反反映映原有图像的颜色，但得到的数字图像容量也越大。原有图像的颜色，但得到的数字图像容量也越大。在在量量化化时时表表示示量量化化的的色色彩彩值值(或或灰灰度度值值)所所需需的的二二进进制制位位数数称称为为量量化化字字长长。一一般般可可用用8位位、16位位、24位位或或更更高高的的量量化化字长来表示图像的颜色。字长来表示图像的颜色。(3)编编码码：图图像像编编码码是是按按一一定定的的规规则则，将将量量化化后后的的数数据据以二进制形式存储在文件中。以二进制形式存储在文件中。图像的数字化图像的数字化数字图像表示数字图像表示 (1)分辨率分辨率 与图像有关的分辩率主要有以下几种：与图像有关的分辩率主要有以下几种：图图像像分分辩辩率率:是是指指数数字字图图像像水水平平和和垂垂直直方方向向的的像像素素点点数数，用用点点的的“列列数数行行数数”表表示示。图图像像分分辨辨率率实实际际上上是是对对一一幅幅模模拟拟图图像像采采样样的的数数量量。对对同同样样尺尺寸寸的的一一幅幅图图，数数字字化化时时图图像像分分辨辨率率越越高高，则则组组成成该该图图的的像像素素数数量量越越多多，看看起起来来就就越越细细致致。图图像像分分辨辨率率是是图图像像固固有有的的属属性性，图图像像分分辨辨率率的的高高低低直直接接影影响响图像的质量。图像的质量。图像的属性图像的属性:扫扫描描分分辩辩率率：采采样样时时，每每英英寸寸长长度度取取得得的的像像素素点点数数。扫描分辩率越高，像素就越多，得到的图像就越细腻。扫描分辩率越高，像素就越多，得到的图像就越细腻。打打印印分分辩辩率率：如如果果将将图图像像打打印印在在纸纸上上，单单位位尺尺寸寸上上打打印印的点数反映图像的分辩能力。的点数反映图像的分辩能力。屏屏幕幕分分辨辨率率：以以显显示示器器的的水水平平和和垂垂直直像像素素表表示示。屏屏幕幕分分辨辨率率体体现现显显示示设设备备的的显显示示能能力力，显显示示器器的的最最大大屏屏幕幕分分辨辨率率与它的硬件参数以及显示卡有关。与它的硬件参数以及显示卡有关。(2)颜色数量和深度颜色数量和深度 与与自自然然界界中中的的影影像像不不同同，数数字字化化图图像像的的颜颜色色数数量量是是有有限限的的，这这是是因因为为表表示示图图像像的的二二进进制制数数的的位位数数是是有有限限的的。根根据据量量化化的的颜颜色色深深度度的的不不同同，图图像像可可分分为为二二值值（黑黑白白二二值值）、灰度灰度和和彩色图像彩色图像三大类。三大类。黑黑白白图图像像：每每个个像像素素只只有有两两种种值值，黑黑或或白白，需需要要用用一一位信息表示。位信息表示。灰灰度度图图像像：是是每每个个像像素素只只有有一一个个采采样样颜颜色色的的图图像像。这这类类图图像像通通常常显显示示为为从从最最暗暗黑黑色色到到最最亮亮的的白白色色的的灰灰度度，分分成成若干个等级。若干个等级。彩彩色色图图像像：每每个个像像素素通通常常由由红红(R)、绿绿(G)、兰兰(B)三三个个分量来表示的，分量值介于分量来表示的，分量值介于0255之间。之间。颜色深度颜色深度颜色总数颜色总数图像名称图像名称12单色图像单色图像416索引索引16 色图像色图像8256索引索引256 色图像色图像1665536HIColor 图像图像2416672216True Color 图像图像 颜颜色色深深度度是是指指在在某某一一颜颜色色系系统统中中图图像像的的每每个个颜颜色色所所用用的的二二进进制制位位数数，而而颜颜色色数数量量是是指指该该颜颜色色系系统统中中共共有有多多少少种种颜色。颜色。对对于于同同一一幅幅数数字字图图像像，采采用用不不同同的的文文件件格格式式保保存存时时，其其图图像数据量、色彩数量和表现力会有不同。像数据量、色彩数量和表现力会有不同。数字图像的文件格式与数据量：数字图像的文件格式与数据量：(1)图像文件的格式图像文件的格式文件格式文件格式颜色深度颜色深度(最大最大)说明说明BMP 32bit Windows用位图，鲜艳、细腻、但尺寸大用位图，鲜艳、细腻、但尺寸大GIF 8bit 256索引颜色，尺寸小，有小动画效果索引颜色，尺寸小，有小动画效果JPEG 32bit JPEG压缩文件，质量高、尺寸小、略失真压缩文件，质量高、尺寸小、略失真PSD 24bit Photoshop专用，图像细腻专用，图像细腻TIFF 24bit 通用图像文件，用于扫描仪、出版印刷通用图像文件，用于扫描仪、出版印刷 一幅未经压缩的数字图像数据量计算公式如下：一幅未经压缩的数字图像数据量计算公式如下：图像数据量大小图像数据量大小=像素总数像素总数图像颜色深度图像颜色深度8 例如：一幅例如：一幅 640480，256 色图像为色图像为 64048088=307200(字节字节)(2)图像文件的数据量图像文件的数据量图像信息的获取方法：图像信息的获取方法：(1)使用数码相机拍照使用数码相机拍照 (2)使用扫描仪扫描使用扫描仪扫描 (3)使用现成图像使用现成图像 (4)使用图像处理软件绘制使用图像处理软件绘制像素点个数像素点个数8位颜色深度位颜色深度位转换为字节位转换为字节7.5.1 动画的概念和发展历史7.5 动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 动动画画由由多多幅幅画画面面组组成成，当当画画面面快快速速连连续续地地播播放放时时，由由于于人人类类眼眼睛睛存存在在“视视觉觉滞滞留留效效应应”而而产产生生动动感感。所所谓谓“视视觉觉滞滞留留效效应应”是是指指当当被被观观察察的的物物体体消消失失后后，物物体体仍仍在在大大脑脑视视觉觉神神经经中中停停留留短短暂暂的的时时间间。利利用用这这一一特特性性，在在一一幅幅画画面面还还没没有有从从视视觉觉里里消消失失，马马上上播播放放下下一一幅幅画画面面，就就给给人人造造成成一一种种流流畅畅的的视觉变化效果。视觉变化效果。电电脑脑动动画画是是指指利利用用计计算算机机来来创创作作的的动动画画。电电脑脑动动画画的的原原理理与与传传统统动动画画基基本本相相同同，只只是是在在传传统统动动画画的的基基础础上上，把把计计算算机技术用于动画的处理。机技术用于动画的处理。电脑动画：3、动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 电脑动画有两大类：电脑动画有两大类：帧动画；矢量动画帧动画；矢量动画。矢矢量量动动画画是是经经过过电电脑脑计计算算而而生生成成的的动动画画，主主要要表表现现变变化化的的图图形形、线线条条、文文字字和和图图案案。矢矢量量动动画画通通常常采采用用编编程程或矢量动画制作软件来完成。或矢量动画制作软件来完成。帧帧动动画画借借鉴鉴传传统统动动画画的的概概念念，一一帧帧对对应应一一个个画画面面，每每帧帧的的内内容容不不同同。当连续演播时，形成动画视觉效果。当连续演播时，形成动画视觉效果。制作动画的设备和软件：制作动画的设备和软件：常用的动画制作软件：常用的动画制作软件：Flash网页动画软件。网页动画软件。3DS Max三维造型和动画软件。三维造型和动画软件。常见的动画文件格式：扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出存储格式存储格式扩展名扩展名特点特点SWF格式*.SWFFlash动画软件的一种文件输出格式。属于矢量格式，占用的存储空间较小。GIF格式*.GIF一种动态图片格式，也称为GIF89a格式文件。目前Internet上大量采用的彩色动画文件多为这种格式，很多图像浏览器都可以直接观看该类动画文件。扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 视频处理：视频处理：视视频频与与动动画画没没有有本本质质的的区区别别。视视频频来来自自于于数数码码摄摄像像机机拍拍摄摄和和经经数数字字化化的的模模拟拟摄摄像像资资料料等等，常常用用于于表表现现真真实实场场景景。动动画则是借助于编程或动画制作软件生成一系列景物画面。画则是借助于编程或动画制作软件生成一系列景物画面。常用的视频编辑软件：常用的视频编辑软件：Premiere视频编辑软件。视频编辑软件。绘声绘影绘声绘影视频编辑软件。视频编辑软件。按照处理方式的不同，视频可以分为按照处理方式的不同，视频可以分为:模模拟拟视视频频：是是一一种种用用于于传传输输图图像像和和声声音音，并并且且其其信信号号在时间和幅度上都连续的电信号。在时间和幅度上都连续的电信号。数数字字视视频频：是是指指将将模模拟拟视视频频信信号号经经过过数数字字化化处处理理，转转换成二进制格式表示的视频信号。换成二进制格式表示的视频信号。扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 常见的视频文件格式常见的视频文件格式：存储格式存储格式扩展名扩展名特点特点AVI格式格式(标准标准)*.AVI通用的视频文件格式。兼容好、调用方便、图像质量好，但文件体积过于庞大。通用的视频文件格式。兼容好、调用方便、图像质量好，但文件体积过于庞大。DV AVI格式格式*.AVI数码数码AVI格式。非传统格式。非传统AVI格式，数码摄像机使用这种格式记录视频数据的。格式，数码摄像机使用这种格式记录视频数据的。DivX格式格式
